- إنضم
- 17/9/22
- المشاركات
- 6,739
- التفاعلات
- 15,013
في حين أن نظام تحديد المواقع العالمي ، أو GPS ، وأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية بشكل عام ، أحدثت ثورة في العمل العسكري في العديد من المجالات على مدار الثلاثين عامًا الماضية ، أصبحت طبيعة النظام ، التي تعتمد على الإشارات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الأقمار الصناعية ، أيضًا الثغرة الأمنية التي هي أكثر أهمية لأن هذه التكنولوجيا تستخدم اليوم على نطاق واسع في عدد كبير من المعدات العسكرية.
يتم دراسة العديد من البدائل للتغلب على هذا التهديد ، مثل الملاحة النجمية ، أو عداد المسافات ، أو إشارات الفرصة أو أنظمة الملاحة المغناطيسية الجديدة ، للسماح بالملاحة في بيئة محرومة من إشارة GPS واكتشاف تغيير في إشارة GPS نفسها ، عن طريق تدخل من نوع الانتحال.
تمتلك الجيوش الروسية العديد من محطات التشويش التي تهدف إلى حرمان مساحة من إشارات GPS الموثوقة ، مثل Krazuka-4
لكن الكأس ، لهذا النوع من النظام ، تعتمد على تقنية أخرى ، وهي البوصلة الكمومية. يعتمد هذا ، بطريقة ما ، على مبدأ الوحدة بالقصور الذاتي ، لأنه يجعل من الممكن اكتشاف الاختلافات في متجه السرعة للنظام ، والبدء من هناك ، لتحديد موضعه بالنسبة للموضع الأصلي.
ولكن حيث يجب إعادة ضبط وحدات القصور الذاتي الأكثر دقة في الوقت الحالي ، ولا سيما تلك التي تزود الغواصات النووية التي تتطور بحكم التعريف في بيئة محرومة من إشارات GPS ، على فترات منتظمة ، في أغلب الأحيان باستخدام تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية ، للحفاظ على دقة عمل مرضية ، تعتبر البوصلة الكمومية أكثر مرونة ، وقبل كل شيء أكثر حساسية بكثير ، بحيث يتم تقليل الانجراف الذي تتعرض له بمرور الوقت إلى حد كبير.
التكنولوجى المستخدمة
تم تطوير مقياس تسارع كمي يمكن أن يمهد الطريق لتقنيات الملاحة العالمية ، دون الحاجة إلى الاعتماد على الأقمار الصناعية وتقنية GPS.
الجهاز ، الذي صممته إمبريال كوليدج لندن وشركة الضوئيات M Squared ومقرها غلاسكو ، يستخدم مقياس التسارع لقياس كيفية تغير سرعة الجسم بمرور الوقت. باستخدام هذا ، ونقطة بداية الكائن ، يمكن حساب الموضع الجديد.
تعتمد معظم الملاحة اليوم على أنظمة الأقمار الصناعية للملاحة العالمية ، مثل GPS ، التي ترسل وتستقبل الإشارات من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض. مقياس التسارع الكمومي هو نظام قائم بذاته لا يعتمد على أي إشارات خارجية. هذه التقنية مفيدة لأن إشارات الأقمار الصناعية يمكن أن تصبح غير متاحة بسبب العوائق مثل المباني الشاهقة ، أو يمكن تشويشها أو تقليدها أو رفضها - مما يمنع التنقل الدقيق. يوم واحد من رفض خدمة القمر الصناعي سيكلف المملكة المتحدة ما يقدر بمليار جنيه إسترليني.
توجد مقاييس التسارع منذ عقود ، وتستخدم على نطاق واسع في التقنيات اليومية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. ومع ذلك ، لا يمكن لهذه الأجهزة الحفاظ على دقتها لفترات أطول بدون مرجع خارجي.
يعتمد مقياس التسارع الكمومي على الدقة والدقة الممكنة من خلال قياس خصائص الذرات فائقة التبريد. في درجات حرارة منخفضة للغاية ، تُظهر الذرات سلوكًا كميًا ، مما يدل على خصائص كل من الموجات والجسيمات.
قال الدكتور جوزيف كوتر ، من مركز المادة الباردة في إمبريال: "عندما تكون الذرات شديدة البرودة ، علينا استخدام ميكانيكا الكم لوصف كيفية تحركها ، وهذا يسمح لنا بعمل ما نسميه مقياس التداخل الذري."
عندما تكون الذرات شديدة البرودة تفقد الكثير من كمية تحركها (طاقة الحركة) ،و نتيجة لذلك تتأثر خصائصها الموجية بتسارع السيارة. باستخدام "المسطرة الضوئية" ، يمكن لمقياس التسارع قياس هذه التغييرات الدقيقة التى تحدث للذرات الباردة بدقة شديدة و عليه يمكن أستخدام قيم هذه التغيرات فى تصحيح أتجاه المركبات. لجعل الذرات باردة بدرجة كافية ، وللتحقق من خصائصها أثناء استجابتها للتسارع ، هناك حاجة إلى ليزر قوي جدًا يمكن التحكم فيه بدقة.
قال الدكتور جوزيف ثوم ، عالم تكنولوجيا الكم في M Squared: "كجزء من عملنا في تسويق أجهزة الاستشعار الكمومية للذرات الباردة ، قمنا بتطوير نظام ليزر عالمي لأجهزة الاستشعار القائمة على الذرة الباردة والتي طبقناها بالفعل في مقياس الجاذبية الكمومي. يُستخدم هذا الليزر الآن أيضًا في مقياس التسارع الكمي الذي أنشأناه بالتعاون مع إمبريال. من خلال الجمع بين الطاقة العالية والضوضاء المنخفضة للغاية وقابلية ضبط التردد ، يبرد نظام الليزر الذرات ويوفر المسطرة الضوئية لقياسات التسارع. "
النظام الحالي مصمم لملاحة المركبات الكبيرة ، مثل السفن وحتى القطارات. ومع ذلك ، يمكن أيضًا استخدام المبدأ في أبحاث العلوم الأساسية ، مثل البحث عن الطاقة المظلمة وموجات الجاذبية ، والتي يعمل عليها الفريق الإمبراطوري أيضًا.
قال البروفيسور إد هيندس ، من مركز المادة الباردة في إمبريال كوليدج: "أعتقد أنه من المثير للغاية أن هذه التكنولوجيا الكمومية تنتقل الآن من مختبر العلوم الأساسية ويتم تطبيقها على المشكلات في العالم الأوسع ، كل ذلك من الحساسية الرائعة والموثوقية التي لا يمكنك الحصول عليها إلا من هذه الأنظمة الكمية ".
قال الدكتور غرايم مالكولم ، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة M Squared: "هذا الجهاز الكمومي القابل للتطبيق تجاريًا ، مقياس التسارع ، سيضع المملكة المتحدة في قلب العصر الكمي القادم. توضح الجهود التعاونية لتحقيق إمكانات التنقل الكمومي قوة بريطانيا الفريدة في الجمع بين الصناعة والأوساط الأكاديمية - بناءً على التطورات في حدود العلوم ، خارج المختبر لإنشاء تطبيقات واقعية لتحسين المجتمع ".
أعلنت حكومة المملكة المتحدة في أغسطس / آب أنها ستنفق 92 مليون جنيه إسترليني على تمويل نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية الخاص بها بعد استبعادها من المشاركة في تطوير برنامج جاليليو التابع للاتحاد الأوروبي.
